JP2010015818A - Electron source device and ion system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線を生成する電子源装置またはイオンビームを生成するイオン源装置に関する。 The present invention relates to an electron source device that generates an electron beam or an ion source device that generates an ion beam.
電子顕微鏡では、電子ビームを発生させる電子源が用いられる。イオンビーム加工装置、重イオン加速器等では、イオンビームを発生させるイオン源が用いられる。電子源及びイオン源は、高電圧によって発生した電子又はイオンを、陽極(電子線、陰イオンビームの場合)または陰極(陽イオンビームの場合)に向けて、加速することで、電子線又はイオンビームを得る。陽極または陰極は、地上電位又はゼロに近い電位を有する。従って、電子線及びイオンビームは、電子源及びイオン源と地上電位との間の高電位差によって、それぞれ加速される。 In an electron microscope, an electron source that generates an electron beam is used. In an ion beam processing apparatus, a heavy ion accelerator, and the like, an ion source that generates an ion beam is used. An electron source or an ion source accelerates an electron or ion generated by a high voltage toward an anode (in the case of an electron beam or an anion beam) or a cathode (in the case of a positive ion beam). Get the beam. The anode or cathode has a ground potential or a potential close to zero. Accordingly, the electron beam and the ion beam are accelerated by the high potential difference between the electron source and the ion source and the ground potential, respectively.
例えば、電子顕微鏡で用いられる電子銃の場合、電子線のエネルギーは、数百ボルトから数十万電子ボルトまで加速される。電子線は、初期加速の後段にて、高周波電位によってさらに加速される場合もあるが、通常の電子顕微鏡では、電子源にて発生した電子線は、そのままのエネルギーで利用される。 For example, in the case of an electron gun used in an electron microscope, the energy of the electron beam is accelerated from several hundred volts to several hundred thousand electron volts. Although the electron beam may be further accelerated by a high-frequency potential after the initial acceleration, in an ordinary electron microscope, the electron beam generated by the electron source is used as it is.
また、コッククロフト・ウォルトン型ないしバンデグラフ型と呼ばれる粒子(イオン)加速器においても、高い電位差を使って、イオンの全エネルギーが付与される。 In addition, in a particle (ion) accelerator called a cockcroft-Walton type or a bandegraph type, a high potential difference is used to give the total energy of ions.
電子源またはイオン源では、高電位差の両端の間に、電子線又はイオンビームの通路となる「加速管」と呼ばれる管を設ける。加速管内は真空であり、多くの場合、真空容器を兼ねている。典型的な電子銃では、第一陽極との電位差によって電子源から引き出され、放出された電子線は、第二陽極との間のレンズ作用によって収束され、陽極との間を加速される。第二陽極と陽極の間に加速管が設けられる。 In an electron source or an ion source, a tube called an “acceleration tube” serving as a passage for an electron beam or an ion beam is provided between both ends of a high potential difference. The inside of the accelerating tube is a vacuum, and often serves as a vacuum vessel. In a typical electron gun, the electron beam extracted from the electron source by the potential difference with the first anode and emitted is converged by the lens action with the second anode and accelerated between the anode. An accelerating tube is provided between the second anode and the anode.
一般に、加速管には、多数の中間電極が設けられる。加速管において、中間電極を設ける必要がある理由は、以下の通りである。
1.第二陽極と陽極(地上電位)の間には、高電位差が存在する。従って、両者間に電位差が急激に変化する部分が現れ、そこに、電界集中が起きる。この電界集中の領域では、絶縁破壊が起きたり、フィールドエミッションが発生することがある。そこで、中間電極を設ければ、第二陽極と陽極(地上電位)の間に比較的滑らかな電圧分布が生成され、このような危険が回避される。
2.高電圧に保たれている第二陽極付近と地上電位との間を絶縁するためにセラミック、アクリルなど絶縁物製の管が真空ダクトの壁として用いられる。この管に、反射又は散乱により電子が衝突すると、局所的な電位分布を形成される。このような電位分布は、電子を加速させるための加速電位に悪影響を与えるとともに放電の原因となる。そこで、中間電極を設ければ、このような電子が、管に衝突することが防止される。
3.特に電子線の場合、外部磁場の変動に伴って電子ビームの変動が生じる。このため、電子銃を磁気シールド構造とする必要がある。中間電極は、この磁気シールドの役割を果たすよう、作られている。
Generally, an acceleration tube is provided with a number of intermediate electrodes. The reason why the intermediate electrode needs to be provided in the acceleration tube is as follows.
1. There is a high potential difference between the second anode and the anode (ground potential). Therefore, a portion where the potential difference changes abruptly appears between them, and electric field concentration occurs there. In this electric field concentration region, dielectric breakdown or field emission may occur. Therefore, if an intermediate electrode is provided, a relatively smooth voltage distribution is generated between the second anode and the anode (ground potential), and such danger is avoided.
2. In order to insulate between the vicinity of the second anode maintained at a high voltage and the ground potential, a tube made of an insulator such as ceramic or acrylic is used as a wall of the vacuum duct. When electrons collide with the tube by reflection or scattering, a local potential distribution is formed. Such potential distribution adversely affects the acceleration potential for accelerating electrons and causes discharge. Therefore, providing an intermediate electrode prevents such electrons from colliding with the tube.
3. Particularly in the case of an electron beam, the electron beam fluctuates with the fluctuation of the external magnetic field. For this reason, the electron gun needs to have a magnetic shield structure. The intermediate electrode is made to act as this magnetic shield.
これらの理由から、加速管に中間電極を設けることは、高圧電子銃やバンデグラフ型加速器等で一般的なものとなっている。 For these reasons, it is common to provide an intermediate electrode on an acceleration tube in a high-voltage electron gun, a bandegraph accelerator, or the like.
電子源又はイオン源の加速管に中間電極を設けることによって、電位差が急激に変化する領域が現れるのを回避することができる。 By providing the intermediate electrode in the acceleration tube of the electron source or the ion source, it is possible to avoid a region where the potential difference changes abruptly.
しかしながら、従来の加速管では、滑らかな電圧分布を得るには、多数の中間電極を設ける必要があり構造が複雑化する。更に、多数の中間電極を設けると、電子源又はイオン源の軸線方向の寸法が大きくなる。更に、多数の中間電極を設けると、構成要素の軸合わせを正確に行うことが困難となり、収差が大きくなる可能性がある。 However, in the conventional accelerator tube, in order to obtain a smooth voltage distribution, it is necessary to provide a large number of intermediate electrodes, and the structure becomes complicated. Further, when a large number of intermediate electrodes are provided, the dimension of the electron source or ion source in the axial direction increases. Furthermore, when a large number of intermediate electrodes are provided, it is difficult to accurately align the constituent elements, which may increase aberrations.
本発明の目的は、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electron source or an ion source including an acceleration tube that has a simple structure and can smooth a voltage distribution.
本発明は電子線を生成する電子源装置、及び、イオンビームを生成するイオン装置に関する。本発明によると、加速管は半導電性材料を有する。高速管は、チップからアノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されている。 The present invention relates to an electron source device that generates an electron beam and an ion device that generates an ion beam. According to the invention, the accelerator tube comprises a semiconductive material. The high-speed tube is configured such that the same current as the current value of the electron beam emitted from the tip via the anode electrode flows.
本発明によれば、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electron source or ion source provided with the acceleration tube which has a simple structure and can make voltage distribution smooth can be obtained.
図1を参照して、本発明による電子銃の第1の例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、円筒状の碍子21、及び、円筒状の加速管23を有する。引き出し電極13は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。集束電極15は、チップ11側の第1の円筒部とアノード電極17側の第2の円筒部を有する。第1の円筒部の内径及び外径は、第2の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極13の一部が、集束電極15の第1の円筒部内に挿入されている。アノード電極17は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。チップ11、引き出し電極13の中心孔、集束電極15の中心軸線、及び、アノード電極17の中心孔は、電子銃の中心軸線に沿って配置されている。
A first example of an electron gun according to the present invention will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a
引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続されている。集束電極15には、第2の電極端子15aが接続されている。アノード電極17には、第3の電極17aが接続されている。第1の電極端子13aは、引き出し電極13から碍子21の端(図1にて上端)まで延びている。更に、その先端は、碍子21の円筒外面より外方に突出している。第2の電極端子15aは、集束電極15から、碍子21と加速管23の間の接続部まで延びている。更に、その先端は、碍子21及び加速管23の円筒外面より外方に突出している。第3の電極17aは、アノード電極17から加速管23の端(図1にて下端)まで延びている。更に、その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。
A
碍子21と加速管23の内側は真空排気されている。碍子21と加速管23の外側は、大気であってよいが、樹脂等の不導体、又は、SF6などのガスであってよい。
The
チップ11と接地電位の間に第1の高圧電源41が接続されている。従って、チップ11に、第1の高圧電源41からの直流電圧V0が印加される。チップ11と第1の電極端子13aの間に第2の高圧電源42が接続されている。従って、チップ11と引き出し電極13の間に、第2の高圧電源42からの直流電圧V1が印加される。チップ11と第2の電極端子15aの間に第3の高圧電源43が接続されている。従って、チップ11と集束電極15の間に、第3の高圧電源43からの直流電圧V2が印加される。第3の電極17aは接地されている。従って、アノード電極17の電位は接地電位に等しい。
A first high
集束電極15とアノード電極17の電位差は、チップ11の電位V0から、チップ11と集束電極15の間の電位差V2を減算することにより得られる。従って、集束電極15とアノード電極17の電位差は、V0−V2である。加速管23には、電位差V0−V2(数百キロボルト)に相当する電圧分布が生成される。加速管23における電圧分布は、図3を参照して説明する。
The potential difference between the focusing
チップ11に高圧電源41から電圧が印加されると、電界効果または熱電子放出等の原理によってチップ11から電子が放出される。放出された電子は、引き出し電極13によって初期加速される。加速された電子は、引き出し電極13と集束電極15との間に形成される静電レンズ作用によって加速され且つ収束され、電子線となる。電子線は、さらに加速管23の中を通過して、アノード電極17に向けて加速され、所定のエネルギーを付与される。本発明によると、好ましくは、加速管23を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。
When a voltage is applied to the
碍子21は絶縁体である。碍子21によって、引き出し電極13と集束電極15の間は電気的に絶縁される。尚、チップ11と引き出し電極13の間も絶縁体によって絶縁されている。加速管23は半導電体である。加速管23は高抵抗の半導体によって形成されている。従って、集束電極15とアノード電極17の間は、完全には絶縁されていない。集束電極15とアノード電極17の間は、僅かであるが電流が流れる。即ち、加速管23には数マイクロアンペアの電流が流れる。加速管23の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加される。従って、加速管23の抵抗値は、数ギガΩとなる。
The
加速管23の製造方法を説明する。碍子21は絶縁体であるが、加速管23は半導電体である。加速管23は、半導電性材料によって円筒部材を形成することによって製造してよい。しかしながら、加速管23は、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その内面に半導電性材料の膜又は層を形成することによって、製造してもよい。半導電性材料として、様々な材料が既知である。例えば、導電性セラミックスがある。
A method for manufacturing the
碍子21と加速管23を別部材として製造し、両者を接合してもよいが、両者を一体的な円筒部材として製造してもよい。例えば、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その一部分にのみ、半導電性材料の膜又は層を形成する。半導電性材料が塗布された部分は、加速管23となり、半導電性材料が塗布されない部分は、碍子21となる。
The
図2を参照して、電子銃の比較例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、第1〜第3の中間電極19A、19B、19C、及び、第1〜第5の碍子21A〜21Eを有する。チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17の形状は、図1に示した第1の例の場合と同様であってよい。第1〜第5の碍子21A〜21Eは、図1に示した第1の例の碍子21と同様であってよい。
A comparative example of an electron gun will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a
中間電極19A、19B、19Cは、それぞれ、チップ11側の第1の円筒部とアノード電極17側の第2の円筒部を有する。中間電極19A、19B、19Cの第1の円筒部の内径及び外径は、第2の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極13の一部が、集束電極15の第1の円筒部内に挿入されている。集束電極15の第2の円筒部の一部が、第1の中間電極19Aの第1の円筒部内に挿入されている。第1の中間電極19Aの第2の円筒部の一部が、第2の中間電極19Bの第1の円筒部内に挿入されている。第2の中間電極19Bの第2の円筒部の一部が、第3の中間電極19Cの第1の円筒部内に挿入されている。第3の中間電極19Cの第2の円筒部の一部が、アノード電極17内に挿入されている。
The
引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続され、集束電極15には、第2の電極端子15aが接続され、アノード電極17には、第6の電極端子17aが接続されている。また、中間電極19A、19B、19Cには、それぞれ第3〜第5の電極端子19a、19b、19cが接続されている。第6の電極17aは接地されている。
A
第2の電極端子15aと第3の電極端子19aの間に第1の抵抗44が接続され、第3の電極端子19aと第4の電極端子19bの間に第2の抵抗45が接続され、第4の電極端子19bと第5の電極端子19cの間に第3の抵抗46が接続され、第5の電極端子19cと第6の電極端子17aの間に第4の抵抗47が接続されている。
A
チップ11と接地電位の間に第1の高圧電源41が接続され、チップ11と第1の電極端子13aの間に第2の高圧電源42が接続され、チップ11と第3の電極端子15aの間に第3の高圧電源43が接続されている。従って、図1の第1の例の場合と同様に、チップ11に、第1の高圧電源41からの直流電圧V0が印加される。チップ11と引き出し電極13の間に、第2の高圧電源42からの直流電圧V1が印加される。チップ11と集束電極15の間に、第3の高圧電源43からの直流電圧V2が印加される。また、集束電極15とアノード電極17の電位差は、V0−V2である。
A first high
集束電極15とアノード電極17の間には、電位差V0−V2(数百キロボルト)に相当する電圧分布が生成される。集束電極15、中間電極19A〜19C、及び、アノード電極17における電圧分布は、図3を参照して説明する。高圧電源43及び抵抗44から47を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。
A voltage distribution corresponding to a potential difference V0−V2 (several hundred kilovolts) is generated between the focusing
図3は、図1に示した本発明の電子銃の第1の例と図2に示した電子銃の比較例における電位の分布を示す。図示のように、電子銃の中心軸線方向に位置座標軸xをとり、それに垂直に電位座標軸Vをとる。図1に示した本発明の電子銃の第1の例では、アノード電極17は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ11の電位をV0とする。チップ11とアノード電極17の間の電位差もV0である。チップ11と引き出し電極13の間の電位差をV1とする。接地電位に対する引き出し電極13の電位は、V0−V1となる。引き出し電極13とアノード電極17の間の電位差もV0−V1となる。チップ11と集束電極15の間の電位差をV2とする。接地電位に対する集束電極15の電位は、V0−V2となる。集束電極15とアノード電極17の間の電位差もV0−V2(数百キロボルト)となる。
FIG. 3 shows potential distributions in the first example of the electron gun of the present invention shown in FIG. 1 and the comparative example of the electron gun shown in FIG. As shown, a position coordinate axis x is taken in the direction of the central axis of the electron gun, and a potential coordinate axis V is taken perpendicularly thereto. In the first example of the electron gun of the present invention shown in FIG. 1, the
従って、加速管23の両端には、電圧V0−V2が印加される。加速管23の抵抗をRとする。加速管23を流れる電流をIとすると、I=(V0−V2)/Rである。この電流Iの値は、数マイクロアンペアである。加速管23を流れる電流値は、好ましくは、電子ビームの電流値に等しい。
Therefore, voltages V0-V2 are applied to both ends of the
このように、加速管23を微小電流が流れることによって、加速管23の内部における電位は、滑らかに分布する。集束電極15とアノード電極17との間に、ほぼ距離に比例する電位分布が発生する。電子線は、このような電界の中を飛ぶ。そのため、集束電極15からアノード電極17まで、電子線は、収差が少なく加速される。尚、アノード電極17に衝突した電子は、一部が反射電子(または二次電子)として加速管23の内部に到達するが、それらの総量は加速管23を流れる電流よりも少ないため、加速管23の電位勾配に影響を与えない。
As described above, when a minute current flows through the
図2に示した比較例の電子銃では、アノード電極17は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ11の電位をV0とする。チップ11とアノード電極17の間の電位差もV0である。チップ11と引き出し電極13の間の電位差をV1とする。接地電位に対する引き出し電極13の電位は、V0−V1となる。引き出し電極13とアノード電極17の間の電位差もV0−V1となる。チップ11と集束電極15の間の電位差をV2とする。接地電位に対する集束電極15の電位は、V0−V2となる。集束電極15とアノード電極17の間の電位差もV0−V2となる。即ち、チップ11から集束電極15までの電位分布は、図1に示した本発明の電子銃の場合と同様である。
In the comparative electron gun shown in FIG. 2, the
しかしながら、集束電極15とアノード電極17との間の電位分布は、図1に示した本発明の電子銃の場合と異なる。
However, the potential distribution between the focusing
図2に示したように、第2から第5の碍子21B〜21Eの各々に、抵抗44から47が、それぞれ並列に接続されている。また、第3の高圧電源43に直列に、4つの抵抗44〜47が接続されている。第3の高圧電源43を流れる電流をIとする。第3の高圧電源43を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しいものとする。集束電極15と第1の中間電極19Aの間の電位差はI×R1、第1の中間電極19Aと第2の中間電極19Bの間の電位差はI×R2、第2の中間電極19Bと第3の中間電極19Cの間の電位差はI×R3、第3の中間電極19Cとアノード電極17の間の電位差はI×R4、となる。
As shown in FIG. 2,
4つの抵抗44〜47の抵抗値を同一とすることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位差V0−V2を4等分することができる。この場合、集束電極15、第1の中間電極19A、第2の中間電極19B、第3の中間電極19C、及び、アノード電極17の電位は、それぞれ、(V0−V2)、3/4(V0−V2)、1/2(V0−V2)、1/4(V0−V2)、0(接地電位)となる。従って、集束電極15とアノード電極17の間の電圧分布は、折れ線状となるが、滑らかに分布する。
By making the resistance values of the four
尚、アノード電極17に衝突した電子は、一部が反射電子(または二次電子)として中間電極内に戻ってくる。しかしながら、図2の例では、中間電極19A〜19Cは、互いに重なり合う形状を有する。従って、反射電子が、中間電極を越えて碍子に到達することはない。もし、反射電子が、碍子に到達すると、そこで残留し蓄積する。このような電子は、集束電極15とアノード電極17の間の電圧分布に影響を与える。しかしながら、図2に示すように、中間電極19A〜19Cを、互いに重なり合うように配置することによって、反射電子が、碍子に到達することが防止される。
Incidentally, a part of the electrons colliding with the
図1の本発明による電子銃の第1の例と図2の電子銃の比較例を比較する。図1の電子銃では、加速管を半導電体とすることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位分布を滑らかにすることができる。一方、図2の電子銃では、加速管に絶縁性の碍子を用いるが、中間電極を用いることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位分布を滑らかにする。従って、図1の電子銃では、図2の電子銃で必要な中間電極、抵抗器を削減または全廃することができる。そのため、本発明の電子銃では、部品点数が少なくなるので製造原価が低減できる。また、本発明の電子銃では、構造が単純になるので製造、調整が容易になる。本発明の電子銃では、特に、集束電極15及びアノード電極17と中間電極を同一軸線上に配置するための装置及び保持するための装置の単純化が可能となり、又は、不要となる。また、本発明による電子銃の全長は、比較例の全長より短くすることができる。そのため、本発明の電子銃では、洗浄が容易となる。そのため、本発明の電子銃では、真空ポンプによる真空引きのコンダクタンスが向上する。以上の二つの理由から、本発明の電子銃では、加速管内部の真空度を向上させることができる。また本発明の電子銃は、全長を短くすることができるため、温度変動や外部磁場変動など環境変動に対しても性能が変化しにくくなる。
The first example of the electron gun according to the present invention in FIG. 1 is compared with the comparative example of the electron gun in FIG. In the electron gun of FIG. 1, the potential distribution between the focusing
図4を参照して本発明による電子銃の第2の例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、円筒状の碍子22、及び、円筒状の加速管23を有する。チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17の形状は、図1に示した第1の例の場合と同様であってよい。
A second example of an electron gun according to the present invention will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a
本例の加速管23は、図1に示した第1の例で用いられている加速管と同一構造且つ同一材料によって構成されてよいが、長さが異なる。本例では、加速管は、引き出し電極13からアノード電極17まで延びている。碍子22は、引き出し電極13から集束電極15まで延びている。碍子22は、加速管23の内側に配置されている。
The
引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続されている。集束電極15には、第2の電極端子15aが接続されている。アノード電極17には、第3の電極17aが接続されている。第1の電極端子13aは、引き出し電極13から碍子21及び加速管23の端(図4にて上端)まで延びている。その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。第2の電極端子15aは、集束電極15から碍子21の端(図4にて下端)まで延びている。その先端は、碍子21の円筒外面まで延びているが、それより外方に突出していない。第3の電極端子17aは、引き出し電極13から加速管23の端(図4にて下端)まで延びている。その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。
A
本例の電子銃では、チップ11とアノード電極17の間の電位差V0は、滑らかに分布する。即ち、チップ11から集束電極15までの電位分布は、滑らかに変化し、折れ線状にならない。
In the electron gun of this example, the potential difference V0 between the
本例の電子銃では、図1に示した第1の例と比較して、碍子の部分だけ、電子銃の軸線方向の寸法を短くすることができる。そのため、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17を、容易に、電子銃の中心軸線に沿って、配置することができる。即ち、同軸性を得ること及びその維持が容易である。
In the electron gun of this example, the dimension in the axial direction of the electron gun can be shortened only in the insulator portion as compared with the first example shown in FIG. Therefore, the
また、電子銃の構造は、第1の例の場合より簡単化することができる。従って、本例の電子銃は、低価格化と高精度化を図ることができる。 Further, the structure of the electron gun can be simplified compared to the case of the first example. Therefore, the electron gun of this example can be reduced in price and increased in accuracy.
図1及び図4では、本発明による電子銃の例を説明した。しかしながら、本発明は電子銃のような電子源装置に限定されるものではなく、イオンビームを生成するイオン源装置も含まれる。本発明によるイオン源装置は、基本的には、図1及び図4の電子銃と同様な構造を有する。イオン源装置の場合、陰イオンビームを生成する場合には、電子銃の場合と同様にアノード電極を用いるが、陽イオンビームを生成する場合には、アノード電極の代わりにカソード電極を用いる。 1 and 4, the example of the electron gun according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to an electron source device such as an electron gun, and includes an ion source device that generates an ion beam. The ion source device according to the present invention basically has the same structure as the electron gun shown in FIGS. In the case of an ion source device, when an anion beam is generated, an anode electrode is used as in the case of an electron gun. However, when a cation beam is generated, a cathode electrode is used instead of the anode electrode.
以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。 The example of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be easily made by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims. Will be understood.
11…チップ、13…引き出し電極、15…集束電極、17…アノード電極、19A、19B、19C…中間電極、21、21A〜21E、22…碍子、23…加速管、13a、15a、17a…電極端子
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記アノード電極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とする電子源装置。 A chip that emits electrons, an extraction electrode that is electrically insulated from the chip in order to extract electrons from the chip, a focusing electrode for focusing electrons from the extraction electrode, and the extraction electrode A cylindrical insulator provided between the focusing electrodes; an anode electrode electrically insulated from the focusing electrode for drawing electrons from the focusing electrode; and a vacuum vessel for holding the interior in a vacuum A first high-voltage power supply that applies a first DC voltage V0 between the chip and the ground potential; a second high-voltage power supply that applies a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode; An electron source device comprising: a third high-voltage power source that applies a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode;
The vacuum vessel has a cylindrical high-speed tube, one end of the high-speed tube is connected to the anode electrode, and the other end of the high-speed tube is connected to the focusing electrode or the extraction electrode. The electron source device is configured so that the same current as the current value of the electron beam emitted from the chip via the anode electrode flows.
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記陽極又は陰極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記陽極又は陰極を経由して放出されるイオンビームの電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とするイオン源装置。 A chip that emits an ion beam; an extraction electrode that is electrically insulated from the chip to extract ions from the chip; a focusing electrode that focuses ions from the extraction electrode; and the extraction electrode And a cylindrical insulator provided between the focusing electrode, an anode or a cathode electrically insulated from the focusing electrode to attract ions from the focusing electrode, and a vacuum for keeping the inside in a vacuum A container, a first high-voltage power supply that applies a first DC voltage V0 between the chip and the ground potential, and a second high-voltage power supply that applies a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode And a third high-voltage power source that applies a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode,
The vacuum vessel has a cylindrical high-speed tube, one end of the high-speed tube is connected to the anode or cathode, and the other end of the high-speed tube is connected to the focusing electrode or the extraction electrode. Is configured such that the same current as the current value of the ion beam emitted from the chip via the anode or cathode flows.
前記チップと接地電位の間に第1の直流電圧V0を印加することと、
前記チップと前記引き出し電極の間に第2の直流電圧V1を印加することと、
前記チップと前記集束電極の間に第3の直流電圧V1を印加することと、
前記高速管の一端を前記アノード電極に接続し、前記高速管の他端を、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続することと、
前記高速管に、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流を流すことと、
を有する電子線の生成方法。 A chip that emits electrons, an extraction electrode that is electrically insulated from the chip to extract electrons from the chip, a focusing electrode that focuses electrons from the extraction electrode, and the focusing electrode A method of generating an electron beam using an electron source device having an anode electrode for drawing in electrons and a vacuum vessel having a cylindrical high-speed tube and holding the inside in a vacuum,
Applying a first DC voltage V0 between the chip and ground potential;
Applying a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode;
Applying a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode;
Connecting one end of the high-speed tube to the anode electrode and connecting the other end of the high-speed tube to the focusing electrode or the extraction electrode;
Flowing the same current as the current value of the electron beam emitted from the tip via the anode electrode to the high-speed tube;
A method for generating an electron beam comprising:
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